Drumul curentului in cazul electrocutarii

Drumul curentului in cazul electrocutarii

Pentru aparitia electrocutarii sunt necesare doua puncte de contact

Dupa cum am vazut deja, deplasarea continua a electronilor necesita prezenta unui circuit inchis. Acesta este motivul pentru care socul electric datorat electricitatii statice este doar de moment: deplasarea electronilor este de scurta durata, pana cand se reface echilibrul electric dintre cele doua obiecte. Aceste tipuri de socuri limitate sunt rareori periculoase.

Fara existenta a doua puncte pe corp necesare intrarii si iesirii curentului, nu exista riscul electrocutarii. Din acest motiv pasarile pot sta pe liniile de inalta tensiune fara a suferi nicio electrocutare: contactul intre acestea si circuit se realizeaza doar intr-un singur punct electric.

Pentru ca electronii sa circule printr-un conductor, este necesara prezenta unei tensiuni pentru motivarea lor. Tensiunea electrica este tot timpul relativa intre doua puncte. Nu exista tensiune "la" sau "pe" un anumit punct dintr-un circuit; prin urmare, nu exista nicio tensiune aplicata pasarii ce face contact cu circuitul in exemplul de mai sus intr-un singur punct, prin urmare, nu exista nici curent. Da, chiar daca aceasta atinge circuitul cu ambele picioare, totusi, ele ating acelasi fir comun din punct de vedere electric. Din moment ce picioarele pasarii ating acelasi fir electric comun, nu exista diferenta de potential (tensiune) intre cele doua puncte si nu exista nici curent.

Electrocutarea datorita inchiderii circuitului prin impamantare

Aceste consideratii pot duce la formarea parerii (gresite!) ca nu putem fi electrocutati prin atingerea unui singur fir electric. Spre deosebire de pasari, oamenii stau de obicei pe suprafata pamantului atunci cand ating un fir prin care trece curent electric. Adesea, o parte din sistemul de alimentare este conectat intentionat la pamant, iar persoana ce atinge un singur fir, realizeaza de fapt contactul intre doua puncte din circuit (firul si impamantarea).

Impamantarea

Simbolul impamantarii (legarii la pamant) este setul de trei linii orizontale cu lungimi descrescatoare, aflat in partea stanga-jos a circuitului de mai sus, precum si la piciorul persoanei curentate. In realitate, sistemul de impamantare a sistemelor de alimentare consta dintr-un conductor metalic ingropat in pamant la o adancime mare pentru un contact maxim cu acesta. Acel conductor este conectat la randul sau intr-un punct din circuit. Conectarea victimei la pamant (impamantare) se realizeaza prin piciorul acesteia, datorita faptului ca acesta atinge pamantul.

Cateva intrebari sunt binevenite:

• Daca prezenta unui punct de impamantare in circuit poate duce la electrocutarea unei persoane, de ce il avem in circuit in primul rand? Nu ar fi mai sigur un circuit fara impamantare?
• Persoana electrocutata probabil ca nu este desculta. Daca cauciucul si materialele din care este realizata incaltamintea sunt materiale izolatoare, atunci de ce aceasta nu protejeaza persoanele electrocutate prin impiedicarea formarii unui circuit inchis
• Cat de bun conductor electric poate sa fie pamantul? Daca putem fi electrocutati datorita curgerii curentului prin pamant, de ce sa nu folosim pamantul ca si conductor in circuitele noastre de putere?

Motivul legarii la pamant a circuitelor (impamantarea)

Cat priveste prima intrebare, prezenta unui punct de impamantare "intentional" asigura ca cel putin contactul cu o parte din circuit este sigura. Daca persoana din cazul precedent ar fi sa atinga partea de jos a rezistorului, aceasta nu s-ar electrocuta, chiar daca picioarele sale vin in contact cu pamantul.

Deoarece partea de jos a circuitului este conectata la impamantare in partea stanga, conductorul din dreapta jos este comun din punct de vedere electric cu acesta, atunci cand este atins precum in figura de mai sus. Din moment ce nu poate exista o diferenta de potential (tensiune) intre doua puncte comune, asupra persoanei ce vine in contact cu firul nu va fi aplicata nicio tensiune iar aceasta nu va suferi niciun soc electric. Din acelasi motiv, firul ce conecteaza circuitul la impamantare nu are de obicei izolatie; orice obiect metalic ce vine in contact cu acesta se va transforma intr-un punct electric comun cu pamantul, eliminand orice pericol de electrocutare.

Legarea unui circuit la pamant asigura faptul ca exista cel putin un punct din circuit care daca este atins nu duce la electrocutare.

Defectul de impamantare

Dar daca nu am lega circuitul deloc la pamant? Nu ar inseamna acest lucru ca atingerea oricarui fir ar fi la fel de sigura? Ideal, da. Practic insa, nu. Sa observam ce se intampla fara niciun fel de impamantare.

In ciuda faptului ca picioarele persoanei vin in contact direct cu pamantul, atingerea oricarui punct din circuit este sigura. Din moment ce nu se formeaza un drum complet/inchis prin corpul persoanei, nu este posibila trecerea niciunui curent prin corpul acesteia.

Totusi, toate acestea se pot schimba radical in momentul formarii unei legaturi accidentale cu pamantul, precum atingerea liniilor de inalta tensiune de catre o creanga ce duce la formarea unei legaturi directe cu pamantul.

O asemenea conexiune accidentala dintre conductorul circuitului si pamant poarta numele de defect de impamantare. Cauzele defectelor de impamantare pot fi numeroase si prin urmare nu pot fi luate toate in considerare la proiectarea liniilor electrice.

In cazul copacilor, este imposibil de prezis firul de contact accidental. Daca contactul se realizeaza intre firul de sus, atunci aceste poate fi atins in siguranta; daca in schimb contactul se realizeaza intre copac si firul de jos, atunci atingerea acestui fir este cea care nu prezinta riscul electrocutarii, adica exact invers fata de cazul precedent.

Precum am spus si mai sus, ramurile copacilor sunt doar o sursa potentiala ale defectelor de impamantare. Sa consideram un circuit neconectat la pamant, fara niciun contact accidental dintre copac si pamant, dar de data aceasta avem doi oameni ce ating circuitul in doua puncte cu potentiale diferite.

In acest caz, contactul fiecarei persoane cu pamantul asigura inchiderea circuitului prin pamant si prin ambele persoane. Chiar daca fiecare din cele doua persoane crede ca se afla in siguranta in momentul atingerii punctului respectiv din circuit, atingerea lor concomitenta transforma situatia de mai sus intr-un scenariu periculos. De fapt, una dintre persoane reprezinta defectul de impamantare in acest caz, ceea ce face ca atingerea conductorului de catre cealalta persoana sa fie periculoasa pentru ambii.

Acesta este motivul pentru care circuitele fara impamantare sunt periculoase: tensiunea dintre oricare punct din circuit si pamant este imprevizibila, deoarece este posibila aparitia unui defect de impamantare in orice moment in oricare punct al circuitului. In acest scenariu, doar pasarea este sigura, deoarece nu are niciun contact cu pamantul. Prin conectarea unui punct din circuit la pamant, putem asigura siguranta atingerii cel putin in acel punct. Desi nu reprezinta o masura de siguranta 100%, tot este mai mare decat lipsa completa a impamantarii.

Purtarea incaltamintei adecvate

Pentru a raspunde celei de a doua intrebari, incaltamintea cu talpa de cauciuc asigura intr-adevar o anumita protectie la electrocutare prin prevenirea inchiderii circuitului intre victima si pamant. Cu toate acestea, majoritatea tipurilor de incaltaminte nu sunt proiectate pentru asigurarea sigurantei electrice, avand in majoritatea cazurilor o talpa prea subtire sau dintr-un material neadecvat.

De asemenea, orice umezeala, mizerie sau saruri conductive provenite de la transpiratie aflate pe suprafata sau ce strapung talpa incaltamintei duce la compromiterea valorii izolatiei initiale ale acesteia. Exista incaltaminte special conceputa pentru lucrul la tensiune inalta, precum si presuri din cauciuc pentru stat, dar aceste echipamente speciale de lucru trebuiesc mentinute uscate si intr-o stare perfecta de curatenie pentru a-si dovedi eficienta.

In concluzie, incaltamintea obisnuita nu este o garantia a protectiei la electrocutare atunci cand intram in contact cu un circuit electric.

Cercetarile efectuate asupra rezistentei contactului dintre corpul uman si pamant au relevat aproximativ urmatoarele valori:

• Contact prin intermediul mainii sau piciorului protejat prin izolatie de cauciuc: 20 MΩ
• Contact prin intermediul piciorului protejat cu incaltaminte de piele (uscat): intre 100 kΩ si 500 kΩ
• Contact prin intermediul piciorului protejat cu incaltaminte de piele (ud): intre 5 kΩ si 20 kΩ

Din cele de mai sus reiese ca, fata de piele, cauciucul este un material izolator mult mai bun, iar prezenta apei intr-un material poros precum pielea, reduce semnificativ rezistenta electrica a acestuia.

Pamantul nu este un foarte bun conductor

Ca sa raspundem si la a treia intrebare, pamantul nu este un conductor foarte bun, cel putin nu atunci cand este uscat. Acesta este un conductor mult prea slab pentru a putea sustine un curent continuu pentru alimentarea unei sarcini. Totusi, pentru accidentarea sau decesul unei persoane este suficienta chiar si o cantitate foarte mica de curent, prin urmare chiar si conductivitatea slaba a pamantului poate fi suficienta pentru aparitia situatiilor periculoase.

Unele suprafete de pamant sunt materiale izolatoare mai bune decat altele. Asfaltul de exemplu, fiind o substanta in mare parte uleioasa, prezinta o rezistenta mult mai mare decat majoritatea tipurilor de piatra sau pamant. Betonul pe de alta parte, poseda o rezistenta electrica mica datorita continutului sau de apa si electrolit.